古生物学家首次直接测定恐龙蛋的年代,揭示了 8500 万年前的白垩纪世界

研究人员在中国青龙山遗址利用铀-铅测年法计算了蛋的年龄,而不是周围的沉积物
09月17日

很难想象凶猛的恐龙曾从微小脆弱的蛋中孵化出来。更难想象的是,其中一些恐龙蛋在变成化石后,竟然能保存数千万年。但在中国湖北省青龙山遗址,如今仍保存着数千枚完好的恐龙蛋化石。

通过研究这些化石,研究人员得以窥见白垩纪时期的气候,那是一个地球遭受火山活动、海洋氧气下降和大规模灭绝的时代。现在,研究人员首次使用碳酸盐铀-铅(U-Pb)测年技术直接测定了恐龙蛋的年代。这种方法曾被用于计算岩石、矿物以及恐龙骨骼和牙齿化石的年龄——但用于恐龙蛋却是前所未有的。

中国科学院地质学家、该研究的合著者邢成(Xing Cheng)在接受《自然》杂志采访时告诉莫哈纳·巴苏(Mohana Basu):“据我们所知,这是中国乃至全世界首次报道在恐龙蛋壳上进行的原位(in situ)同位素测年。”

研究人员上周在《地球科学前沿》(Frontiers in Earth Science)期刊上发表了他们的研究成果。

研究人员将青龙山的大多数恐龙蛋归类为“Placoolithus tumiaolingensis”,属于中国和蒙古发现的具有高度多孔结构的恐龙蛋科——Dendroolithidae。这些被测定的蛋富含方解石晶体,来自于中国十堰市一处被淤泥岩包裹的28枚恐龙蛋群体。

研究团队使用微型激光照射蛋壳样本,激光使方解石汽化,转化为气溶胶。他们用质谱仪分析这种蒸汽,测量其组成气体,并计算铀和铅的原子数量。该研究的合著者、中国地质科学院的古生物学家赵毕(Bi Zhao)在一份声明中说:“由于铀以固定的速率衰变成铅,我们可以通过测量累积的铅来计算年龄——这就像一个化石的原子钟。”

这种方法表明,这些恐龙蛋可追溯到晚白垩世,具体来说是大约8500万年前。这比大多数恐龙被名为“奇克苏鲁伯撞击器”的巨大陨石撞击而灭绝的时间早了约1900万年。研究人员认为,他们的工作首次为青龙山遗址提供了可靠的恐龙蛋化石年代。

赵毕告诉IFL Science的蕾切尔·芬内尔(Rachael Funnell):“最初,我们的目标是确定蛋内大型方解石晶体的结晶年龄,以确定化石的最大埋藏年龄。”“令我们惊讶的是,蛋壳本身的方解石产生了更一致、更可靠的铀-铅年代。我们迅速调整了重点,并成功获得了我们在论文中报告的结果。”

通常,研究人员通过测定恐龙蛋周围地质层的年代来间接测定恐龙蛋的年龄,并假设化石的年龄与地质层相同。然而,这种方法可能不精确,因为地层可能在化石形成之前或之后形成,并且可能随时间发生变化。而铀-铅测年法则基于恐龙蛋本身建立年代。

然而,伦敦自然历史博物馆的古生物学家、未参与这项研究的苏珊娜·梅德曼(Susannah Maidment)表示,这项研究并未考虑恐龙蛋化石形成前的某些现象。她告诉《自然》杂志:“任何直接测定化石年代的尝试都必须证明其矿物学没有被成岩作用改变,因为这将导致错误的年龄估计。”成岩作用是指沉积物转变为岩石时发生的变化。

这项研究只分析了几枚蛋壳,但它们似乎都处于相似的年代——这个年代也与测定周围岩石提供的间接年龄一致。

如果这一说法属实,赵毕认为,恐龙蛋特殊的孔隙结构可能是对地球温度下降的适应性进化,全球降温始于恐龙蛋产下前数百万年。在此气候变化时期,世界各地出现了新型恐龙蛋。

研究团队在论文中写道:“最终,这项研究强调了恐龙蛋化石作为重建陆地环境中‘白垩纪世界’的代用指标的潜力。”恐龙蛋“为古环境、气候和生物进化提供了关键的见解”。

未来,他们还将分析来自不同地层的恐龙蛋,从而可能构建当地的恐龙蛋年代序列。他们强调,科学家可以通过研究附近盆地的其他Dendroolithid恐龙蛋来揭示恐龙的迁徙。